專利名稱：液壓卸載閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及閥并且尤其是涉及泄放系統(tǒng)的壓力的改進的壓力泄放(relief)閥。通過專用液壓線路維持泄放設(shè)定壓力。
背景技術(shù)：
在油田操作中，為了各種目的經(jīng)常使用往復(fù)泵。一些往復(fù)泵，通常被稱作“作業(yè)泵”，典型地泵送用于井下操作諸如水泥灌漿、酸化處理或壓裂(fracing)井的作業(yè)流體。這些作業(yè)泵典型地可以操作相對短的時間段，但是使用頻繁，諸如一周幾次。通常，它們安裝到卡車或者滑軌用以傳送到不同的井位置。由于線路阻塞，過度加熱或者其它原因，泵排放線路內(nèi)的壓力可能意外增加。排放線路能包括壓力泄放系統(tǒng)，用以泄放排放線路中不可接受的壓力累積。壓力泄放系統(tǒng)通常包括具有與排放線路流體連通的一側(cè)和與泄放線路流體連通的另一側(cè)的閥。打開泄放閥將打開排放線路以泄放因此允許過壓的線路在被過壓損壞之前打開。泄放閥能直接響應(yīng)于過壓而被打開，一個例子是預(yù)應(yīng)力彈簧裝在閥上直到排放線路達到設(shè)定壓力。任選地，傳感器能監(jiān)測壓力，并且當(dāng)感應(yīng)到不可接受的高壓時，發(fā)送到控制器的信號能致動閥打開從而能使排放線路泄放。

發(fā)明內(nèi)容
這里披露了從泵送線路泄放壓力的方法的一個例子，其包括提供一泄放閥，該泄放閥具有本體，在本體中的軸向通道，形成在本體中并與通道的一部分流體連通的排放端口，和活塞，該活塞在通道內(nèi)可軸向移動并且具有高壓端和在與高壓端相反的側(cè)部上的低壓端。這個例子的方法可以進一步包括提供泵送線路和活塞的高壓端之間的流體連通，通過維持活塞的低壓側(cè)上的背壓而將活塞推到閉合位置，使得活塞的高壓側(cè)就座于閉合位置從而阻塞泵送線路和排放端口之間的流體連通，提供與活塞的低壓側(cè)壓力連通的可選擇性打開的放泄閥，和當(dāng)泵送線路中的壓力達到設(shè)定點時，通過將泵送線路壓力的一小部分連通到泄放閥而打開放泄閥，使得活塞上的背壓通過放泄閥排出、泵送線路壓力使活塞離座、并且泵送線路中的流體流入到泄放閥中并流出排放端口。這里也披露了一種用于與泵送線路一起使用的壓力泄放系統(tǒng)。在一個例子中，壓力泄放系統(tǒng)包括泄放閥，本體，在本體中的軸向通道，形成在本體中并與通道的一部分流體連通的排放端口，活塞和背壓空間，該活塞在通道內(nèi)可軸向移動并且具有與泵送線路壓力連通的高壓端和在與高壓端相反的側(cè)部上的低壓端，且該背壓空間在通道的該一部分內(nèi)并在活塞的低壓端和本體之間。壓力泄放系統(tǒng)也可以包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)以泵送線路的操作壓力的一小部分進行操作并且具有在背壓空間和排出口之間的流動路徑中的可選擇性打開的放泄閥。在再另一例子中，這里披露了一種用于泵送線路的泄放閥，泄放閥能包括本體，入口端口，在本體中的背壓空間，具有 一橫截面面積并與泵送線路壓力連通的高壓表面，具有比高壓表面的橫截面面積更大的橫截面面積并與背壓空間壓力連通的低壓表面，高壓表面和低壓表面之間的連接器，使得當(dāng)泵送線路正在操作時，背壓空間所處的壓力的值至少是泵送線路壓力的值乘以高壓表面橫截面面積除以低壓表面橫截面表面得到的商的比值，連接器內(nèi)的合力將高壓表面推到與入口端口密封接合以阻塞從泵送線路到泄放閥的流動。


已經(jīng)陳述了本發(fā)明的一些特征和益處，當(dāng)與附圖相結(jié)合地繼續(xù)參考說明書時，其它方面將變得是顯而易見的，其中圖I是在壓裂井的過程中地下壓裂系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖。圖2是泄放系統(tǒng)的側(cè)局部截面圖。圖3是用于與圖2的泄放系統(tǒng)一起使用的控制系統(tǒng)的例子。圖4示出了圖3的控制系統(tǒng)的另一構(gòu)造。圖5示出了圖4的控制系統(tǒng)的另一構(gòu)造。盡管將結(jié)合優(yōu)選實施方式描述本發(fā)明的裝置和方法，但是并不限于此。相反，旨在覆蓋可以包含在由附屬的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的所有替代實施例、修改和等同實施例。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述本發(fā)明的方法和系統(tǒng)，其中在附圖中示出了實施方式。所描述的方法和系統(tǒng)可以具有多種不同的形式并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限定到這里所闡述的示例性的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本公開的內(nèi)容將是全面的和完整的，并且將本發(fā)明的范圍完全輸送給本領(lǐng)域技術(shù)人員。貫穿全文，類似的附圖標記指示類似的元件。圖I是示意性的局部截面圖，示出了將高壓流體輸送到地下結(jié)構(gòu)中的壓裂系統(tǒng)(fracing system) I的例子。使用流體的例子包括壓裂結(jié)構(gòu)(fracturing a formation)、處理井或水泥灌漿外套。系統(tǒng)I包括歧管2，該歧管2連接到泵3，該泵3加壓流體用以輸送到地下結(jié)構(gòu)。泵3各自具有被示為從容器4抽吸流體的吸入側(cè)管道。容器4可以包括注射端口(未示出)用于向流體額外的注射諸如支撐劑。泵3排放到排放管道11中，所述排放管道11被示為延伸到井頭組件6。在將流體輸送到井頭6之后，流體能被輸送到井筒(wellbore)7以及地層8中。壓力泄放系統(tǒng)10被提供在排放管道11上以防止排放管道11的過壓。在所示的實施方式中，壓力泄放系統(tǒng)10包括連接到排放管道11的泄放閥12，和也連接到排放管道11并且連接到泄放閥12的控制系統(tǒng)25。排放管道中的最大操作壓力的例子能包括大約5，000磅每平方英寸，大約15，000磅每平方英寸，以及它們之間的值。盡管管道5中或井筒7內(nèi)的阻塞能引起過壓，但是壓裂流體的固有性質(zhì)和它的組成也能引起系統(tǒng)I中的壓力偏移，其能超過最大期望壓力。
現(xiàn)在參考圖2，示出了用于用在高壓流體中的泄放系統(tǒng)10的側(cè)局部截面示意圖。在這個實施方式中，排放管道11被示為附接有泄放閥12。如同上面所指出的那樣，排放管道11可以包括來自泵，諸如來自圖I中的一個或多個泵3的加壓的壓裂流體。所示的泄放閥12包括具有附接的環(huán)形入口 14的閥體13。環(huán)形入口 14被示為在一端上螺接在閥體13內(nèi)，并且入口 14的另一端被示為用法蘭連接到排放管道11。環(huán)形座式套環(huán)(seatingcollar) 51被提供在入口 14的端部上伸出到閥體13內(nèi)。入口 14沿著閥12的軸線Ax形成端口并且與排放管道11開放式流體 連通；因此提供閥體13和排放管道11之間的流體連通。所示的通道16被形成為通過閥體13，并被定向成沿著軸線Αχ。盤24遠離入口 14地同軸地設(shè)置在通道16中。唇緣39從盤24的一端徑向延伸并且被示為置于形成在閥體13內(nèi)的肩部11上，在那里通道16徑向向外延伸。活塞15被示為提供在通道16內(nèi)并且是在其內(nèi)可軸向移動的。通道16的半徑在過渡部分43處減小，所述過渡部分43被示為在閥體13中并在盤24和入口 14之間?；钊?5的一部分的半徑相應(yīng)地減小使得活塞15的減小部分在過渡部分43下面的通道16內(nèi)可軸向移動。密封件45被示為布置在活塞15的外周上并且在它的較大直徑部分上。密封件47也被示為沿著通道16的內(nèi)表面并在過渡部分43下面。密封件45、47能在活塞15和通道16之間形成壓力屏障以防止沿著活塞15的長度的壓力連通。環(huán)形泄放端口 19被示為在入口 14和肩部43之間螺紋地附接到閥體13。通過泄放端口 19的打開空間提供從通道16的一部分到閥體13的外部的連通。由密封件45、47提供的壓力屏障使泄放端口 19中的打開空間與活塞15之上的通道16的部分隔離。閥元件17被示為遠離盤24地從活塞15的端部懸垂。在圖2的實施方式中，閥元件17包括頭部分50，該頭部分50具有從頭部分50伸出的較小直徑的柱部分49。通過將柱部分49插入到活塞15的下端中而將閥元件17附接到活塞15。頭部分50被示為具有在它的與柱部分49相反的側(cè)部上的座式表面20。頭部分50的具有座式表面20的側(cè)部被不為沿著它的外周邊傾斜。在圖2的例子中，閥元件17被示為與座式套環(huán)51密封接觸并且阻止流體流過入口 14并流到閥體13中。座式表面20的傾斜部分被示為與提供在座式套環(huán)41通向閥體13處的相應(yīng)傾斜表面52密封地配合。控制管道18被示為通過背壓端口 74與通道16的該部分流體連通，所述背壓端口74形成為通過閥體13并在盤24和活塞15之間?？刂乒艿?8進一步連通到控制系統(tǒng)25。如同下面將進一步詳細地描述的那樣，控制系統(tǒng)25維持活塞15的上端上的特定背壓使得閥12維持基本上精確的排放壓力。優(yōu)選地，活塞15的面對盤24的側(cè)部的橫截面面積超過座式元件20的橫截面面積?；钊?5和閥元件17組件的相反側(cè)上的面積差產(chǎn)生促使座式元件20靠在座式套環(huán)51上的合力；甚至當(dāng)排放管道11中的壓力超過通道16的在活塞15之上的部分中的壓力時這都能發(fā)生。面積差因此能提供控制管道18中和控制系統(tǒng)25的低壓，其將閥元件17維持在就座構(gòu)造?？刂葡到y(tǒng)25和它的相關(guān)硬件中需要低壓的一個好處是可以使用更小的和更低廉的控制元件。在使用的一個例子中，控制系統(tǒng)25將控制管道18和通道16的在活塞15之上的部分中的壓力維持在足夠的值，使得形成將閥元件17推到與座式套環(huán)51密封接合的合力。在一個例子中，然而，通過控制系統(tǒng)25維持的壓力被維持在一值使得如果排放管道11的壓力超過設(shè)定的泄放壓力，閥元件17將離座。設(shè)定的泄放壓力的例子包括高達大約5，000磅每平方英寸(psi),高達大約7，500psi,高達大約10, OOOpsi,高達大約15，OOOpsi,以及它們之間的值。當(dāng)排放管道11中的流體壓力施加在閥元件17上的力超過控制管道18中的流體壓力施加在活塞15上的力時，合力的方向?qū)⒎聪蛞虼碎y元件17滑動并且活塞15將遠離入口 14向上。遠離入口 14地移動閥元件17使座式元件20從座式套環(huán)51上離座,從而打開入口 14和泄放端口 19之間的流體 連通。出口端口 19被示為連接到任選的排泄管道53，使得來自排放管道11的從泄放端口 19流出的任何泄放流體都可以被引導(dǎo)到所期望的收集點(未示出)。感應(yīng)單元27被示為附接到排放管道11并且與排放管道11流體連通。在一個例子中，感應(yīng)單元27被布置成接近泄放閥12。如同所示的那樣感應(yīng)單元27包括外殼體28,該外殼體28的一端與排放管道11流體連通且另一端與控制系統(tǒng)25流體連通。差動活塞29被示為在殼體28內(nèi)，具有在一端上的高壓頭55和在相反端上的低壓頭57。所示的高壓頭55的橫截面面積小于低壓頭57的橫截面面積。殼體28的內(nèi)周的尺寸被設(shè)置成基本上匹配高壓和低壓頭55、57的外輪廓并且在活塞29在殼體28內(nèi)軸向移動的情況下維持殼體28與高壓和低壓頭55、57之間的密封表面。密封件56、58被示為分別提供在高壓和低壓頭55,57的外周邊上。高壓頭55的表面被示為面對排放管道11并且與排放管道11壓力連通。低壓頭57的相反朝向的表面經(jīng)由感應(yīng)管道31與控制系統(tǒng)25壓力連通，所述感應(yīng)管道31被示為連接殼體28和控制系統(tǒng)25。如同上面所指出的那樣，高壓和低壓頭55、57的完全不同的橫截面面積限定了高壓和低壓頭55、57之間的面積比。面積比要求排放管道11中的壓力超過低壓頭57上的壓力乘以基本上等于面積比的系數(shù)?？刂葡到y(tǒng)25包括將控制系統(tǒng)25連通到排泄部35的排放或排泄管道33?？刂葡到y(tǒng)25可以被泵21液壓地加壓，泵21被示為具有與加注管道22連接的排放口。加注管道(charging line) 22從泵21的排放口延伸并且連接到控制系統(tǒng)25。任選地可以包括與加注管道22壓力和/或流體連通的儲蓄器(accumulator) 23。在使用的一個例子中，泵21給排放到加注管道22中并且流到控制系統(tǒng)25的流體加壓。由泵21加壓的示例性的流體包括液壓流體，不可壓縮液體，和其它液體。儲蓄器23被示為封閉容器，在其內(nèi)具有能存儲一定體積的流體的空間。排放到加注管道22中的一些流體可以被輸送到儲蓄器23中并且被存儲在其內(nèi)。彈性構(gòu)件(未示出)能被布置在儲蓄器23的頭部空間中。彈性構(gòu)件能是壓縮氣體，諸如空氣、氮氣、氦氣以及類似氣體?？商鎿Q地，可壓縮的氣囊，帶有彈簧的密封件，或者密封的泡沫構(gòu)件能被用作彈性構(gòu)件。這樣，存儲在儲蓄器23中的來自泵21的流體能在壓力下被維持一段時間。管道30也連接到加注管道22，其被示為分支連接到殼體28。止回閥37可以提供在管道30中以防止從殼體28回流到加注管道22。這樣，來自殼體的任何流體都能被輸送到控制系統(tǒng)25。泵21能操作直到管道22、30、儲蓄器23、和控制系統(tǒng)25中的壓力處于預(yù)定壓力。取決于與泵21連通的裝置的設(shè)計參數(shù)這個值能變化，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能在不過度試驗的情況下確定這個值。在使用的一個示例中，泵21將給系統(tǒng)注液到與排放管道11中可允許的最大壓力和活塞15的上表面的橫截面面積和密封元件20的橫截面面積之間的面積比相關(guān)的壓力。任選地，能使高壓和低壓頭55、57的面積比與排放管道11中的最大許可壓力相關(guān)聯(lián)?？商鎿Q地，兩個面積比都能指示泵21的注液壓力。一旦完成了注液，泵21可停止工作。加注管道22、儲蓄器23和控制系統(tǒng)25中的加壓的和密封的流體形成加壓系統(tǒng)。在系統(tǒng)中存在一些泄漏的情況下，存儲在儲蓄器23中的壓力能維持管道22、30和控制系統(tǒng)25中的背壓。通過測量管道30、管道31或者控 制系統(tǒng)25中的流體壓力并將測量的壓力乘以高壓和低壓頭55、57的面積比能監(jiān)控排放管道11中的壓力。取決于排放管道11中的所期望的設(shè)定壓力或最大壓力，控制系統(tǒng)25可構(gòu)造成當(dāng)經(jīng)由感應(yīng)管道31感應(yīng)到已建立的壓力時致動泄放閥12。在一個例子中，當(dāng)通過控制系統(tǒng)25探測到感應(yīng)管道30、31中的用于泄放的壓力時，控制系統(tǒng)25能提供壓力管道18和排放管道33之間的流體連通。排放管道33通向大氣并因此處于環(huán)境壓力；通道16在活塞15之上的部分中的流體被維持在比環(huán)境壓力高一定壓力，并且在一些例子中比環(huán)境壓力高出很多。這樣，當(dāng)控制系統(tǒng)25將壓力管道18連通到排放管道33時，在活塞15之上的管道16中的流體將易于進入到壓力管道。從活塞15之上排出流體去除掉促使閥元件17向下的力。當(dāng)去除掉閥元件17上的向下的力時，排放管道11中的壓力使座式元件20從座式套環(huán)51上離座以允許入口 14和泄放端口 19之間的流體連通。當(dāng)排放管道11中的流體流過入口 14，穿過閥元件17并且流出泄放端口 19時，它能經(jīng)由排泄管道17到達指定位置。從排放管道11引導(dǎo)的并且通過排泄管道53的流體使排放管道11減壓。在圖3中，在示意圖中示出了控制系統(tǒng)25的一個例子。在這個實施方式中，提供與感應(yīng)管道31在一條線上的順序閥32。順序閥32可以是可選擇性地調(diào)節(jié)的以在預(yù)定壓力下在與感應(yīng)單元27(在虛線圖中示出)流體連通的側(cè)處打開。壓力指示器60可以與順序閥32結(jié)合使用以建立打開壓力。圖3的控制系統(tǒng)25的實施方式也包括選擇閥36。選擇閥36是可在不同位置之間選擇性地移動的，其進而取決于選擇閥36的位置，選擇性地引導(dǎo)在選擇閥36上的流動，然后到達特定目的。在圖3的實施方式中進一步示出了，管道34連接在順序閥32的與感應(yīng)單元27相反的側(cè)和選擇閥36之間。所示的控制管道38被提供為連接到啟動端口 72，所述啟動端口 72形成在選擇閥的與管道34相反的一側(cè)中并且延伸到與平衡閥(counter balance valve)42連接。圖3中所示的平衡閥42包括活塞44,所述活塞44包括凸緣部分64，所述凸緣部分64具有向下伸出的直徑減小的本體部分66。活塞44的本體部分66被示為插入到缸體46中。環(huán)形空間68被示為提供在平衡閥42內(nèi)，其在與本體部分66連接凸緣部分64處附近的空間中限定活塞44。彈簧62提供力以促使活塞44向下從而將本體部分66維持在缸體46內(nèi)?；钊?4的被不為面對彈簧62的上表面經(jīng)由排泄管道48與排泄部35壓力連通。這樣，彈簧62和活塞44的重量是僅有的舉起活塞44所需要克服的力。在這個例子中進一步示出了，壓力管道18連接到返回端口 70，所述返回端口 70形成為通過平衡閥42的一側(cè)；排放管道33連接到在平衡閥42的下端上的位置。如同所示的那樣，當(dāng)活塞44的直徑減小的部分被插入在缸體46內(nèi)時，壓力管道18和排放管道33之間的流體連通被本體部分66阻塞。這樣，在圖3的實施方式中，平衡閥42處于閉合構(gòu)造。為了非限定性的目的，圖3中所示的順序閥32的位置被稱作正常操作位置。當(dāng)處于正常操作位置時，來自感應(yīng)單元27并且穿過順序閥32的流體被引導(dǎo)通過選擇閥36，通過控制管道38，并且到達平衡閥42。如果來自感應(yīng)單元27在管道31中的流體超過順序閥32中選定的預(yù)定壓力，順序閥32將打開。當(dāng)順序閥32打開時，感應(yīng)單元27中的壓力和/或流體能通過順序閥32和選擇閥36連通到平衡閥42中并且到達環(huán)形空間68。當(dāng)控制管道38中的壓力施加到活塞44上的力超過活塞44的重量和彈簧62施加的力時，活塞44向上移動因此將活塞本體66從它的在壓力管道18和排放管道33之間的壓力阻塞位置移走。壓力管道18和排放管道33的連通提供用于在壓力管道18中并且在活塞15之上的流體的出口。這樣，在活塞15之上的閥體13內(nèi)的流體流出，以形成在活塞15上的壓力不平衡并且允許它被較高壓力的排放流體11朝向盤24 向上推進。如同上面所討論的那樣，處于泄放構(gòu)造中的泄放閥12的這個位置允許來自排放管道11的流體進入排泄管道53。當(dāng)排放管道11的流動被泄放時，來自排放管道11的作用在差動活塞29上的壓力減少。泄放閥12能保持在打開位置并且通過重新配置活塞44的位置能被重新設(shè)置以阻塞壓力管道18和排放管道11之間的流動。圖4中示出了重新設(shè)置平衡閥42的一個例子。在這個例子中，選擇閥36A的構(gòu)造被轉(zhuǎn)換使得管道34通過選擇閥36A與排泄管道40連通。除了重新設(shè)置平衡閥42之外，當(dāng)重新給控制線路25注液時能使用選擇閥36A的這個構(gòu)造。這轉(zhuǎn)移來自感應(yīng)單元27的流動，其提供提升活塞44的力。任選地，環(huán)形空間68中的流體經(jīng)由選擇閥36被引導(dǎo)到排泄管道48，使得活塞44的本體部分66能重新插入到缸體46中并且阻塞在壓力管道18和排放管道33之間的連通。目前所披露的系統(tǒng)的好處是在泄放閥12能被重新設(shè)置到操作模式中之前需要手動致動選擇閥36。這樣，在一實施方式中，泄放閥12不會自動地重新就座。任選地，在加注管道22中能包括泄放閥(未示出)以防止泵21過分加壓這個管道或者這個管道中的部件。而且，在另一可選實施方式中，在管道31或管道34中的其中一個中能包括排出閥(bleed valve)，用于排出管道31、34中的過多的液壓流體或其它流體。在使用的一個例子中，在它的上端和閥元件17之間，活塞15具有3比I的表面面積比。因此，在期望具有大約15，000磅每平方英寸的設(shè)定壓力的情形中，將活塞15之上的管道16中的壓力維持在5，000磅每平方英寸能提供足夠的就座壓力。在一個例子中，活塞15和或差動活塞29的與排放管道11流體連通的側(cè)部是與控制系統(tǒng)25連通的活塞側(cè)部的大約三分之一。任選地，可以調(diào)節(jié)順序閥32使得排放管道11中的壓力處于或低于15，000磅每平方英寸時打開閥12。確定使閥12在特定壓力下打開的順序閥32的設(shè)定在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力之內(nèi)。現(xiàn)在參考圖5，在示意側(cè)視圖中示出了另一實施方式的壓力泄放系統(tǒng)IOA0在這個實施方式中進一步包括流動控制閥76，其被示為具有連接到加注管道22并且連接到控制管道80的端口?？刂乒艿?0被示為從壓力管道18分支，并且因此與空間16流體和壓力連通。活塞78被示為提供在流動控制閥76內(nèi)，其在流動控制閥76內(nèi)選擇性地軸向移動用于阻礙/實現(xiàn)加注管道22和控制管道80之間的流體連通。在圖5的例子中，活塞78向上移動并且移出加注管道22和控制管道80之間的流動路徑79，這樣，允許來自加注管道22的流體流過流動控制閥76，控制管道80和空間16。背壓管道82代表從控制管道80到活塞78之上的壓力連通，用于將活塞78維持在閉合位置中。當(dāng)壓力管道18被加壓并且不連通到排放管道33時，通過背壓管道82施加在活塞78上的壓力促使活塞78進入閉合位置。然而，在壓力管道18中的壓力和/或流體排空之后，來自泵21和加注管道22的流體流動被施加到流動控制閥76,活塞78能被向上促使以打開閥并且允許通過其流動。當(dāng)流體從加注管道22流到控制管道80時，通過流動控制閥76以及活塞78的上面和下面的完全不同的橫截面面積的壓降導(dǎo)致活塞78上的向上的合力。任選彈簧77被示為在活塞78之上用于將向下的促使力提供到活塞78上，其能被用 來諸如當(dāng)沒有流動和/或壓力施加到流動控制閥76時閉合流動控制閥76。盡管已經(jīng)僅僅在它的多個形式中的其中一個中示出了本發(fā)明，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見地，它不是限定性的，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下易于進行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種從泵送線路泄放壓力的方法，包括 提供泄放閥，所述泄放閥包括 本體，在本體中的軸向通道，形成在所述本體中并與所述通道的一部分流體連通的排放端口，和活塞，所述活塞在所述通道內(nèi)可軸向移動并且具有高壓端和在與高壓端相反的側(cè)部上的低壓端；和提供在所述泵送線路和所述活塞的所述高壓端之間的流體連通； 通過維持所述活塞的低壓側(cè)上的背壓而將所述活塞推到閉合位置，使得所述活塞的高壓側(cè)就座于閉合位置從而阻塞所述泵送線路和所述排放端口之間的流體連通； 提供與所述活塞的低壓側(cè)壓力連通的可選擇性打開的放泄閥；和當(dāng)泵送線路中的壓力達到設(shè)定點時，通過將泵送線路壓力的一部分連通到放泄閥而打開放泄閥，使得所述活塞上的背壓通過所述放泄閥排出，泵送線路壓力使活塞離座，并且所述泵送線路中的流體流入到所述泄放閥中并流出所述排放端口。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中連通所述泵送線路壓力的一部分包括將壓力從所述泵送線路連通到產(chǎn)生合力的高壓表面，將合力傳遞到低壓表面，并使低壓表面與線路流體連通因此在線路流體中形成泵送線路壓力的一部分，其中低壓表面的橫截面面積大于高壓表面的橫截面面積。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述泵送線路壓力的所述一部分和泵送線路壓力之間的比值與所述高壓表面的橫截面面積和所述低壓表面的橫截面面積的比值基本相同。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述活塞的所述高壓端和所述活塞的所述低壓端的各自橫截面面積的比值基本與所述高壓端的橫截面面積和所述低壓端的橫截面面積的比值相同。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，進一步包括通過隔離所述放泄閥使其不與所述泵送線路壓力的所述一部分壓力連通而閉合放泄閥。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其中所述泵送線路壓力的所述一部分通過液壓線路從所述泵送線路連通到所述放泄閥。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，進一步包括閉合所述放泄閥并且恢復(fù)所述活塞的低壓側(cè)上的背壓，使得所述活塞的高壓側(cè)重新就座于閉合位置從而阻塞泵送線路和排放端口之間的流體連通。
8.一種用于與泵送線路一起使用的壓力泄放系統(tǒng)，包括 泄放閥，所述泄放閥包括 本體，在所述本體中的軸向通道， 形成在所述本體中并與通道的一部分流體連通的排放端口， 活塞，所述活塞在所述通道內(nèi)可軸向移動并且具有與所述泵送線路壓力連通的高壓端和在與所述高壓端相反的側(cè)部上的低壓端，和在所述通道的所述一部分內(nèi)并在所述活塞的所述低壓端和所述本體之間的背壓空間；和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)的操作壓力是所述泵送線路的操作壓力的一部分并且具有在所述背壓空間和排出口之間的流動路徑中的可選擇性打開的放泄閥。
9.如權(quán)利要求8所述的壓力泄放系統(tǒng)，其中所述放泄閥包括連接到所述排出口的排放口、與所述活塞的所述低壓端流體連通的返回端口、與所述泵送線路壓力的一部分選擇性地壓力連通的啟動端口，從而當(dāng)所述放泄閥與所述泵送線路壓力的一部分壓力連通時，所述放泄閥從所述活塞的低壓端與低壓排放口隔離的阻塞位置移動到所述活塞的低壓端與低壓排放口流體連通的打開位置。
10.如權(quán)利要求8所述的壓力泄放系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)進一步包括壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器具有與所述放泄閥選擇性地壓力連通的出口，并且具有與泵送線路壓力的所述一部分壓力連通的入口，從而當(dāng)泵送線路壓力達到設(shè)定點時，壓力調(diào)節(jié)器能從所述入口與所述出口相隔離的閉合位置變化到所述入口和所述出口壓力連通的打開位置。
11.如權(quán)利要求8所述的壓力泄放系統(tǒng)，進一步包括感應(yīng)單元，所述感應(yīng)單元具有與泵送線路壓力連通的端口和低壓端口，所述低壓端口的壓力是所述泵送線路的所述一部分并且與所述控制系統(tǒng)壓力連通。
12.如權(quán)利要求11所述的壓力泄放系統(tǒng)，所述感應(yīng)單元具有殼體、在所述殼體中的活塞、在所述活塞的一端上與泵送線路壓力連通的高壓表面、在活塞的一端上與所述低壓端口壓力連通的低壓表面。
13.如權(quán)利要求8所述的壓力泄放系統(tǒng)，進一步包括液壓注液系統(tǒng)，該液壓注液系統(tǒng)包括泵，與所述泵、所述感應(yīng)單元和所述控制系統(tǒng)流體連通的線路，使得當(dāng)所述泵操作時，流體被引入到所述線路和能使泵送線路壓力的所述一部分與所述放泄閥連通的控制系統(tǒng)中。
14.如權(quán)利要求8所述的壓力泄放系統(tǒng)，進一步包括與所述控制系統(tǒng)流體連通的液壓注液系統(tǒng)，并且所述控制系統(tǒng)進一步包括具有泄放構(gòu)造和再注液構(gòu)造的選擇閥，當(dāng)處于所述泄放構(gòu)造時所述放泄閥與泵送線路壓力的所述一部分壓力連通，當(dāng)處于所述再注液構(gòu)造時，所述放泄閥被隔離從而不與泵送線路壓力的所述一部分壓力連通。
15.如權(quán)利要求8所述的壓力泄放系統(tǒng)，進一步包括流動控制止回閥，所述流動控制止回閥具有與具有流體的液壓注液系統(tǒng)流體連通的入口端口和與所述背壓空間流體連通的出口端口，從而當(dāng)流動控制止回閥打開時，所述液壓注液系統(tǒng)中的流體被引導(dǎo)到所述背壓空間并且使所述活塞的高壓端重新就座從而阻塞從泵送線路到所述泄放閥的流動。
16.一種用于泵送線路的泄放閥，包括 本體，入口端口，在所述本體中的背壓空間； 高壓表面，具有一橫截面面積并與所述泵送線路壓力連通； 低壓表面，具有比所述高壓表面的橫截面面積更大的橫截面面積并與所述背壓空間壓力連通； 在所述高壓表面和所述低壓表面之間的連接器，使得當(dāng)所述泵送線路正在操作時，所述背壓空間所處的壓力的值至少是泵送線路壓力的值乘以高壓表面橫截面面積除以低壓表面橫截面表面得到的商比值，連接器內(nèi)的合力將所述高壓表面推到與所述入口端口密封接合以阻塞從所述泵送線路到所述泄放閥的流動。
17.如權(quán)利要求16所述的泄放閥，進一步包括背壓端口，所述背壓端口形成為通過本體并且與所述背壓空間流體連通并且適于連接到控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)與泵送線路壓力的一部分壓力連通，所述泵送線路壓力的一部分基本上與所述背壓空間中的壓力相同。
18.如權(quán)利要求17所述的泄放閥，其中所述控制系統(tǒng)與感應(yīng)單元壓力連通，所述感應(yīng)單元包括與所述泵送線路壓力連通的端口和具有是所述泵送線路的所述一部分的壓力并與控制系統(tǒng)壓力連通的低壓端口，殼體，在殼體中的活塞，在活塞的一端上與所述泵送線路壓力連通的高壓表面，和在活塞的一端上與低壓端口壓力連通的低壓表面。
全文摘要
一種用于往復(fù)泵送系統(tǒng)的壓力泄放系統(tǒng)，其從泵送系統(tǒng)降低壓力并且用已降低的壓力控制泄放操作。泄放系統(tǒng)包括連接到泵送系統(tǒng)的泄放閥和控制系統(tǒng)，當(dāng)感應(yīng)到泵送系統(tǒng)中的過壓時所述控制系統(tǒng)選擇性地打開泄放閥。為了將泄放閥保持在閉合位置，控制系統(tǒng)使用已降低的壓力將背壓維持在泄放閥上?？刂葡到y(tǒng)中的放泄閥選擇性地排出背壓使得泄放閥能打開。注液系統(tǒng)能用于給控制系統(tǒng)注液和用于使泄放閥重新就座。
文檔編號E21B43/00GK102713382SQ200980156675
公開日2012年10月3日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者E.C.科塔皮什, M.D.馬茨納 申請人:S.P.M.流量控制股份有限公司